بررسی انواع برجهای خنک کننده

سلام.به ادامه مطلب برید تا ببینید برجهای خنک کننده چند دسته اند. نظر یادتون نره!!!!!!!!!!!!

ادامه نوشته

برج خنک کننده

به ادامه مطلب برید.خوشحال میشم اگه نظربدید.

ادامه نوشته

خلا,

ریشه لغوی
واژه «خلا» به معنی تهی و خالی ترجمه واژه لاتین vacuum می‌باشد. این واژه معمولا در مورد محیطی بکار می‌رود که به ‌نحوی از هوا خالی شده‌است و چون در بیشتر آزمایشهای فیزیکی به محیطهای خلا نیازمندیم، بنابراین تکنیک خلا و روشهای ایجاد آن در فیزیک از اهمیت زیادی برخوردار است.

اطلاعات اولیه
در آزمایش فوتوالکتریک ، برای اینکه الکترونهای گسیل شده از کاتد بتوانند خود را به آند رسانده و جذب آن شوند، لازم است که درون محفظه شیشه‌ای که کاتد و آند در داخل آن قرار دارند، خالی از هوا باشد، تا الکترون بعد از گسیل ، بدون برخورد با اتمهای هوا به آند برسد. بنابراین اگر نتوانیم محفظه شیشه‌ای را از هوا خالی کنیم، آزمایش فوتوالکتریک ایجاد نمی‌شود.

آنچه ذکر شد فقط یک مورد از موارد فراوانی است که برای مشاهده نتایج آزمایش به خلاسازی نیازمندیم. بنابراین روشن است که این کار تا چه اندازه دارای اهمیت است. این مساله باعث شده‌است تا روشهای مختلف خلاسازی مورد مطالعه قرار گرفته و انواع پمپ‌های خلا طراحی و ساخته شوند.

تعریف خلا
فشارهای پایین‌تر از فشار اتمسفر را به ‌عنوان خلا تعریف می‌کنند. به عنوان مثال ، چون در شهر تبریز فشار اتمسفر در حدود 650 میلیمتر جیوه است. لذا فشارهای 649 و پایین‌تر را به‌ عنوان خلا در نظر می‌گیرند.

نواحی مختلف خلا
واحدهای فشارسنجی همان واحدهای خلاسنجی هستند. بنابراین در خلاسنجی نیز واحدهای پاسکال (pascal) و میلی‌متر جیوه (mmHg) بکار می‌روند. توریچلی در تقسیم‌بندی خلا به نواحی مختلف بجای واحدهای فوق از واحد تور (Torr) استفاده کرد. وی نواحی مختلف خلا را به صورت زیر مشخص کرد.

خلا پایین (low vacuum): به محیطهای با فشار یک اتمسفر یا یک تور اطلاق می‌گردد.

خلا متوسط (medium vacuum): محیطهایی که فشار در آنها بین الی باشد، خلا متوسط می‌گویند.

خلا بالا (high vacuum): اگر فشار هوا الی باشد، چنین محیطی را خلا بالا می‌گویند.

خلا فرا بالا (ultra high vacuum): اگر در سیستمی فشار هوا و پایین‌تر باشد، در اینصورت خلا مورد نظر خلا فرا بالا نامیده می‌شود.

از آنجا که سیستمهای کم ‌فشار بیشتر ماهیت گازی دارند، بنابراین بررسی خلاسازی بیشتر در این حالت از ماده انجام می‌گیرد.

ابزارهای خلاسازی
خلاسازی توسط پمپ خلا صورت می‌گیرد. متناسب با مقدار خلا مورد نیاز از پمپهای مختلفی استفاده می‌شود. انواع متداول این پمپها را می‌توان بصورت زیر تعریف کرد:

پمپ افشانه‌ای: این پمپها برای ایجاد خلاهایی با مقدار 80 Torr بکار می‌روند.

پمپ دوار هوابندی روغنی: این پمپ می‌تواند خلاهایی با مقدار یک اتمسفر تا ایجاد کند. این پمپها با اینکه گستره خوبی دارند، اما سطوح آنها نیاز به روغن‌ کاری دارد. همچنین سیستم باید خنک نگه ‌داشته شود و فشار نهایی آن قابل توجه نیست.

پمپ روتس (Roots): گستره عمل این پمپها در فاصله تا قرار دارد. عیب این پمپها این است که نیاز به پیش ‌پمپ دارند، همچنین فشار آنچنان پایینی هم ایجاد نمی‌کنند. از محاسن این پمپها می‌توان به سرعت تخلیه بالای آنها اشاره کرد، که در این حالت باید پس ‌پمپی نیز برای جلوگیری از افزایش فشار وجود داشته‌ باشد.

پمپ مولکولی: در اینگونه از پمپها از زمان خواب ذرات در جداره پمپ استفاده می‌کنند. ذرات بر جداره‌های پمپ می‌خوابند، یا آنها را در مدت زمانی کمتر از زمان خواب ذرات از دور خارج می‌کنند و یا آنها را در جایی جمع کرده و با حرکت ویسکوزی خارج می‌کنند، سازنده این پمپ شخصی بنام Gade بود. محدوده عمل این پمپها از فشار شروع شده و تا فشار نیز می‌رسد. بزرگترین عیب این پمپها این است که به دلیل دوران خیلی زیاد دارای لرزش هستند، همچنین مانند پمپ دوار نیاز به روغن‌ کاری دارند.

پمپ تربو مولکولی: در این نوع از پمپها رانش ذرات شبیه پمپ دوار است، اما مکانیزم عمل و دوران آن شبیه پمپ مولکولی است. این پمپ در گستره بالایی از فشار (در حدود ) ایجاد خلا کرده و سرعت تخلیه‌اش نیز ثابت است. قیمت این پمپها خیلی زیاد است.

پمپ دیفوزیون: از این نوع پمپ برای ایجاد خلا در محدوده تا استفاده می‌گردد. بیشتر در کارهای تحقیقاتی از این نوع پمپ و پمپ دوار استفاده می‌کنند، اما این پمپ بیشتر کاربرد صنعتی دارد.

پمپ جذبی: اساس کار این نوع پمپ بر اساس برهمکنش گاز با جامدات است. فرآیند جذب عمدتا به دو صورت جذب فیزیکی و جذب شیمیایی صورت می‌گیرد. پمپهای جذبی انواع مختلف دارند، که پمپ جذبی یونی از جمله آنهاست. با استفاده از اینگونه پمپها می‌توان به خلاهایی با فشار دست یافت.

پمپ زمزائیک: در این نوع پمپ ، با هلیوم مایع هوا را منجمد می‌کنند. برای دستیابی به خلاهای فرابالا ابتدا هوا را آنالیز کرده ، سپس در دماهای مربوطه آن را منجمد می‌کنند. با افزایش تراکم و کاهش فوق‌العاده دما ، هلیوم مایع بدست می‌آید. هلیوم‌های نفوذی به خارج را با تزریق هلیوم جبران می‌کنند. بوسیله این پمپ‌ها می‌توان خلاهایی با فشار ایجاد کرد.

خلاسنجها
خلاسنجهای مستقیم: این نوع خلاسنجها دارای لوله U شکل هستند که مستقیما فشار خلا را اندازه می‌گیرند. با این وسیله می‌توان تا فشار یک‌ تور را اندازه گرفت.

خلاسنجهای شبه مستقیم: در این حالت از سنجش مقاومت و ظرفیت خازن و ضریب خودالقایی سلفها به منظور فشارسنجی استفاده می‌گردد.

خلاسنج مک لئود: این دستگاه نیز بر اساس اندازه‌گیری طول به فشارسنجی می‌پردازد. به این معنی که با توجه به رابطه P = ρgl می‌توان با افزایش یا کاهش طول ، مقدار فشار را اندازه‌گیری کرد. که در این رابطه ، l طول ، g شتاب گرانشی ، ρ چگالی حجمی می‌باشد. با این وسیله می‌توان تا فشار را اندازه گرفت.

خلاسنج یونشی: این نوع خلاسنجها که بر اساس یونسازی کار می‌کنند، بسته به نوع روش بکار رفته برای این کار به انوع مختلف تقسیم می‌شوند، که از آن جمله می‌توان به خلاسنج یونی گرم و خلاسنج یونی گرم متعارف اشاره کرد.

خلاسنجهای دیگری وجود دارند که بر اساس رابطه P = nkT کار می‌کنند و از طریق دماسنجی و یا هدایت‌سنجی به فشار می‌رسند. مشهورترین این خلاسنجها ، خلاسنج ترموکوبل است. در رابطه اشاره شده T دما ، k ثابت بولتزمن و n تعداد اتمهای گاز است. بطور عملی گستره بهینه این خلاسنجها در فاصله تا است.

سخن آخر
امروزه همزمان با پیشرفت روزافزون شاخه‌های مختلف علم فیزیک ، فیزیک خلا نیز گسترش چشمگیری پیدا کرده‌ است و با استفاده از خلاسنجهای رادیواکتیو امکان ایجاد سیستمهای با فشار خیلی پایین حاصل شده ‌است. بطوری که با ترکیب خلاسنج رادیواکتیو و خلاسنج یونی گرم متعارف ، می‌توان تمام گستره فشاری قابل دسترس بوسیله قویترین پمپها را تحت پوشش قرار داد.

منابع كنكور كارشناسي ارشد مهندسي شيمي

منابع كنكور كارشناسي ارشد مهندسي شيمي

 رشته های مورد قبول شامل (مهندسی شيمی کليه گرايشها – مهندسی مکانيک – مهندسی نفت- مهندسی معدن- و کارشناسی طراحی مهنسی پتروشيمی ) برای دیدن برروی ادامه مطلب کلیک کنید

 

ادامه نوشته

مهندسی شیمی

مهندسی شیمی

تأسيس مدارس علم شيمي به اوايل قرن نوزدهم باز مي‌گردد، ليكن در آن ايام از رشته مهندسي شيمي خبري نبود. مدارس فني كه بعدا تأسيس شد، هنوز رشته مهندسي شيمي را تدريس نمي‌كردند. در آن زمان، شيميدانها با انجام آزمايشها و پژوهش‌هاي خود، روش ساخت مواد شيميايي را در آزمايشگاهها ابداع مي‌كردند، ليكن جهت ساخت صنايع شيميايي مربوط توانايي و تجربه علمي و عملي لازم را نداشتند. بنابراين، مهندسين مكانيك را استخدام مي‌كردند. مهندسين مكانيك با توجه به نياز شيميدانها، تجهيزات، وسايل و امكانات را طراحي كرده، مي‌ساختند

بدين ترتيب، با همكاري شيميدانها و مهندسين مكانيك، صنايع شيميايي ساخته مي‌شد.اين روش كار داراي مشكلات زيادي بود و علت آن از اينجا ناشي مي‌شد كه دو گروه مستقل كه از فعاليت يكديگر اطلاع كافي نداشتند، با همديگر همكاري مي‌كردند. مهندسين مكانيك از علوم مربوط به شيمي و نحوه انجام فرآيندهاي شيميايي آگاهي نداشتند و شيميدانها نيز از نحوه طراحي و ساخت واحدهاي شيميايي مطلع نبودند. بدين لحاظ،‌ ايده ايجاد رشته‌اي كه علاوه بر آگاهي از علم شيمي، توانايي طراحي و ساخت صنايع شيميايي را نيز داشته‌باشد، در اذهان پديده آمد. بدين ترتيب براي اولين بار، رشته مهندسي شيمي در دانشكده مهندسي مكانيك دانشگاه MIT (آمريكا) در سال 1888 ميلادي تأسيس گرديد و پس از آن ساير دانشگاهها به پيروي از اين شيوه، رشته مهندسي شيمي را داير كردند. با گذشت زمان و مشخص شدن بيش از پيش اهميت اين رشته، رشته مهندسي شيمي از دانشكده‌هاي مهندسي مكانيك جدا شد و دانشكده مستقلي براي آن به وجود آمد. در ايران نيز اولين بخش مهندسي شيمي در سال 1323 در دانشكده فني دانشگاه تهران داير شد.

مهندسي شيمي، شاخه‌اي از مهندسي است كه با ايجاد و كاربرد فرآيندهايي كه در آنها تغييرات شيميايي يا فيزيكي صورت مي‌گيرد، رابطه دارد. بسياري از فرآيندهايي كه در گروه صنايع شيميايي طبقه‌بندي مي‌شوند، فقط شامل تغييرات فيزيكي هستند و از جمله آنها مي‌توان از تقطير نفت كه يك فرآيند جداسازي مواد از يكديگر و يك تغيير فيزيكي است، نام برد.

البته مانند هر يك از شاخه‌هاي علوم، تعيين مرز بندي و ارائه تعريفي جامع براي آن ممكن نيست، ولي به طور كلي مي‌توان گفت كه وظيفه اصلي مهندس شيمي اين است كه كشفيات شيميدان پژوهشگر را در اختيار گيرد و به آن در صنعت شيمي جامه عمل بپوشاند. البته در كنار اين وظيفه مهم، به فعاليتهاي ديگري از جمله تحقيق و بررسي در صنايع شيميايي و انجام اقدامات بهينه سازي آن نيز مي‌پردازد

در خصوص زمينه‌هاي كاري مهندسي شيمي مي‌توان گفت كه محدوده وسيعي را شامل مي‌شود و بطور خلاصه مي‌توان آنرا به چند گروه تقسيم كرد. گروهي از مهندسين شيمي مي‌توانند در مراكز تحقيقاتي از جمله پژوهشگاه هاي صنعت نفت به تحقيق و پژوهش در زمينه نحوه توليد و ساخت مواد يا در زمينه توسعه در كار‌خانه‌هاي شيميايي به عنوان مسؤول و مدير كارخانه با مهندس بهره بردار به فعاليت مشغول شوند و در كنار آنها برخي ديگر از مهندسين شيمي به‌عنوان مسؤول تعمير و نگهداري كار مي‌كنند.

برخي از مهندسين شيمي نيز با توجه به آشنايي شان با مواد شيميايي، به فعاليتهاي بازرگاني در زمينه مواد شيميايي اقدام مي‌كنند

البته در خصوص فعاليت مهندسين شيمي، توضيح يك نكته ضروري است و آن اينكه چون مهندسي شيمي در جامعه ما آن چنان كه بايد شناخته شده نيست، بسياري از مردم، حتي طبقه تحصيل كرده جامعه نيز جايگاه مهندسين شيمي و مهندسين مكانيك را به خوبي نمي‌شناسند و در نتيجه، امور مربوط به مهندسين شيمي را به مهندسين مكانيك واگذار كرده، چنين تصور مي‌كنند كه زمينه كاري مهندسين شيمي، مشابه زمينه كاري تحصيل كردگان رشته شيمي (علوم پايه)، فقط در آزمايشگاههاي شيمي است و بايد فقط در خصوص علوم شيمي فعاليت كنند. به عبارت ديگر به گذشته بازگشت كرده، فعاليتهاي فني و كارهاي مهندسي را در محدوده كاري مهندسي مكانيك مي‌پندارند

در ادامه مطلب به بررسی زیر شاخه های مختلف مهندسی شیمی خواهیم پرداخت:

ادامه نوشته

برج تقطیر

---

برج تقطیر

پیشگفتار

 

تقطیر ، در واقع ، جداسازی فیزیکی برشهای نفتی است که اساس آن ، اختلاف در نقطه جوش هیدروکربنهای مختلف است. هر چه هیدروکربن سنگینتر باشد، نقطه جوش آن زیادتر است و هر چه هیدروکربن سبکتر باشد، زودتر خارج می‌شود. اولین پالایشگاه تاسیس شده در جهان ، در سال 1860 در ایالت پنسیلوانیای آمریکا بوده است. نفت خام ، از کوره‌های مبدل حرارتی عبور کرده، بعد از گرم شدن وارد برجهای تقطیر شده و تحت فشار و دما به دو صورت از برجها خارج می‌شود و محصولات بدست آمده خالص نیستند. انواع برجهای تقطیر در زیر توضیح داده می‌شوند.

تقطیر

استفاده از اختلاف نقطه جوش برای جداسازی اجزای یک مخلوط مایع اساس فرآیند تقطیر را تشکیل می دهد . در بیشتر موارد موادی که اختلاف نقطه ی جوش آنها قابل توجه است را می توان به وسیله حرارت دادن تفکیک نمود در این صورت ماده با دمای جوش پایین تر ، سریعتر به جوش آمده و ماده با دما جوش بالا باقی می ماند و این امر اساس فرایند تقطیر را تشکیل می دهد. اجزایی را که در اثر حرارت دادن بخار می شوند وارد سرد کننده می کنند تا به صورت مایع جمع آوری گردد.

 

 

برجهای تقطیر سینی دار

 

طرز کار یک برج سینی دار

بطور کلی فرآیندی که در یک برج سینی دار اتفاق می افتد، عمل جداسازی مواد است. همانطور که ذکر شد فرآیند مذکور به طور مستقیم یا عیرمستقیم انجام می پذیرد.

در فرآیند تقطیر منبع حرارتی (Reboiler)، حرارت لازم را جهت انجام عمل تقطیر و تفکیک مواد سازنده یک محلول تأمین میکند. بخار بالارونده از برج با مایعی که از بالای برج به سمت پایین حرکت می کند، بر روی سینی ها تماس مستقیم پیدا می کنند. این تماس باعث ازدیاد دمای مایع روی سینی شده و نهایتا باعث نزدیک شدن دمای مایع به دمای حباب می گردد. با رسیدن مایع به دمای حباب به تدریج اولین ذرات بخار حاصل می شود که این بخارات غنی از ماده فرار (ماده ای که از نقطه جوش کمتری و یا فشار بالاتری برخوردار است) می باشد.از طرفی دیگر در فاز بخار موادی که از نقطه جوش کمتری برخوردار هستند، تحت عمل میعان قرار گرفته و بصورت فاز مایع به سمت پایین برج حرکت می کند. مهمترین عملکرد یک برج ایجاد سطح تماس مناسب بین فازهای بخار و مایع است. هر چه سطح تماس افزایش یابد عمل تفکیک با راندمان بالاتری صورت میگیرد. البته رژیم جریان مایع بر روی سینی نیز از جمله عوامل مهم بر عملکرد یک برج تفکیک می باشد.

برجهای تقطیر با سینی کلاهکدار

در برجهای تقطیر با سینی کلاهکدار ، تعداد سینیها در مسیر برج به نوع انتقال ماده و شدت تفکیک بستگی دارد. قطر برج و فاصله میان سینی‌ها به مقدار مایع و گاز که در واحد زمان از یک سینی می‌گذرد، وابسته است. هر یک از سینی‌های برج ، یک مرحله تفکیک است. زیرا روی این سینیها ، فاز گاز و مایع در کنار هم قرار می‌گیرند و کار انتقال ماده از فاز گازی به فاز مایع یا برعکس در هر یک از سینی‌ها انجام می‌شود. برای اینکه بازدهی انتقال ماده در هر سینی به بیشترین حد برسد، باید زمان تماس میان دو فاز و سطح مشترک آنها به بیشترین حد ممکن برسد.

 

بخشهای مختلف برج تقطیر با سینی کلاهکدار

 

بدنه و سینیها: جنس بدنه معمولا از فولاد ریخته است. جنس سینی‌ها معمولا از چدن است. فاصله سینی‌ها را معمولا با توجه به شرایط طراحی ، درجه خلوص و بازدهی کار جداسازی بر می‌گزینند. در بیشتر پالایشگاههای نفت ، برای برجهای تقطیر به قطر 4ft فاصله میان 50 - 18 سانتیمتر قرار می‌دهند. با بیشتر شدن قطر برج ، فاصله بیشتری نیز برای سینی‌ها در نظر گرفته می‌شود.

سرپوشها یا کلاهکها: جنس کلاهکها از چدن می‌باشد. نوع کلاهکها با توجه به نوع تقطیر انتخاب می‌شود و تعدادشان در هر سینی به بیشترین حد سرعت مجاز عبور گاز از سینی بستگی دارد.

موانع یا سدها: برای کنترل بلندی سطح مایع روی سینی ، به هر سینی سدی به نام "وییر" (wier) قرار می‌دهند تا از پایین رفتن سطح مایع از حد معنی جلوگیری کند. بلندی سطح مایع در روی سینی باید چنان باشد که گازهای بیرون آمده از شکافهای سرپوشها بتوانند از درون آن گذشته و زمان گذشتن هر حباب به بیشترین حد ممکن برسد. بر اثر افزایش زمان گذشتن حباب از مایع ، زمان تماس گاز و مایع زیاد شده ، بازدهی سینی‌ها بالا می‌رود.

 

برجهای تقطیر با سینی‌های مشبک

 

در برجهای با سینی مشبک ، اندازه مجراها یا شبکه‌ها باید چنان برگزیده شوند که فشار گاز بتواند گاز را از فاز مایع با سرعتی مناسب عبور دهد. عامل مهمی که در بازدهی این سینیها موثر است، شیوه کارگذاری آنها در برج است. اگر این سینیها کاملا افقی قرار نداشته باشند، بلندی مایع در سطح سینی یکنواخت نبوده و گذر گاز از همه مجراها یکسان نخواهد بود.

خورندگی فلز سینیها هم در این نوع سینیها اهمیت بسیار دارد. زیرا بر اثر خورندگی ، قطر سوراخها زیاد می‌شود که در نتیجه مقدار زیادی بخار با سرعت کم از درون آن مجاری خورده شده گذر خواهد کرد. و می‌دانیم که اگر سرعت گذشتن گاز از حد معینی کمتر گردد، مایع از مجرا به سوی پایین حرکت کرده بازدهی کار تفکیک کاهش خواهد یافت.

 

برجهای تقطیر با سینی‌های دریچه‌ای

این نوع سینیها مانند سینیهای مشبک هستند. با این اختلاف که دریچه‌ای متحرک روی هر مجرا قرار گرفته است. در صنعت نفت ، دو نوع از این سینیها بکار می‌روند:

انعطاف پذیر: همانطور که از نام آن برمی‌آید، دریچه‌ها می‌توانند بین دو حالت خیلی باز یا خیلی بسته حرکت کنند.

صفحات اضافی: در این نوع سینیها ، دو دریچه یکی سبک که در کف سینی قرار می‌گیرد و دیگری سنگین که بر روی سه پایه‌ای قرار گرفته ، تعبیه شده است. هنگامی که بخار کم باشد، تنها سرپوش سبک به حرکت در می‌آید. اگر مقدار بخار از حد معینی بیشتر باشد، هر دو دریچه حرکت می‌کنند.

 

مقایسه انواع گوناگون سینی‌ها

در صنعت نفت ، انواع گوناگون سینی‌ها در برجهای تقطیر ، تفکیک و جذب بکار برده می‌شوند. ویژگیهایی که در گزینش نوع سینی برای کار معینی مورد توجه قرار می‌گیرد، عبارت است از: بازدهی تماس بخار و مایع ، ظرفیت سینی ، افت بخار در هنگام گذشتن از سینی ، زمان ماندن مایع بر روی سینی ، مشخصات مایع و ... . چون در صنعت بیشتر سینی‌های کلاهکدار بکار برده می‌شوند، برای مقایسه مشخصات سینی‌های دیگر ، آنها را نسبت به سینی‌های کلاهکدار ارزیابی می‌کنند.

 

برجهای انباشته

در برجهای انباشته ، بجای سینی‌ها از تکه‌ها یا حلقه‌های انباشتی استفاده می‌شود. در برجهای انباشته حلقه‌ها یا تکه‌های انباشتی باید به گونه‌ای برگزیده و در برج ریخته شوند که هدفهای زیر عملی گردد.

 

ایجاد بیشترین سطح تماس میان مایع و بخار

ایجاد فضا مناسب برای گذشتن سیال از بستر انباشته

 

جنس مواد انباشتی

این مواد باید چنان باشند که با سیال درون برج ، میل ترکیبی نداشته باشند.

 

استحکام مواد انباشتی

جنس مواد انباشتی باید به اندازه کافی محکم باشد تا بر اثر استفاده شکسته نشده و تغییر شکل ندهد.

 

شیوه قرار دادن مواد انباشتی

مواد انباشتی به دو صورت منظم و نامنظم درون برج قرار می‌گیرند.

 

پر کردن منظم: از مزایای این نوع پر کردن، کمتر بودن افت فشار است که در نتیجه می‌شود حجم بیشتر مایع را از آن گذراند.

 

پر کردن نامنظم: از مزایای این نوع پر کردن ، می‌توان به کم هزینه بودن آن اشاره کرد. ولی افت فشار بخار در گذر از برج زیاد خواهد بود.

 

 

مقایسه برجهای انباشته با برجهای سینی‌دار

 

در برجهای انباشته ، معمولا افت فشار نسبت به برجهای سینی‌دار کمتر است. ولی اگر در مایع ورودی برج ، ذرات معلق باشد، برجهای سینی‌دار بهتر عمل می‌کنند. زیرا در برجهای انباشته ، مواد معلق ته‌نشین شده و سبب گرفتگی و برهم خوردن جریان مایع می‌گردد. اگر برج بیش از حد متوسط باشد، برج سینی‌دار بهتر است. زیرا اگر در برجهای انباشته قطر برج زیاد باشد، تقسیم مایع در هنگام حرکت از بستر انباشته شده یکنواخت نخواهد بود.

 

در برجهای سینی‌دار می‌توان مقداری از محلول را به شکل فرایندهای کناری از برج بیرون کشید، ولی در برجهای انباشته این کار، شدنی نیست. کارهای تعمیراتی در درون برجهای سینی‌دار ، آسانتر انجام می‌گیرد. تمیز کردن برجهای انباشته ، از آنجا که باید پیش از هرچیز آنها را خالی کرده و بعد آنها را تمیز نمایم، بسیار پرهزینه خواهد بود.

 

اینک به معرفی چند اصطلاح پرکاربرد در فرایند تقطیر می پردازیم

خوراک (Feed)

مخلوط ورودی به داخل برج که ممکن است مایع، گاز و یا مخلوطی از مایع و گاز باشد، خوراک (Feed) نام دارد. معمولا محل خوراک در نقطه مشخصی از برج است که از قبل تعیین می شود. در برجهای سینی دار محل ورودی خوراک را سینی خوراک یا (Feed Tray) می نامند. از جمله مشخصات مهم سینی خوراک این است که از نقطه نظر درجه حرارت و ترکیب نسبی (کسر مولی) ، جزء مورد نظر با خوراک ورودی مطابقت داشته باشد. البته محل خوراک ورودی به حالت فیزیکی خوراک نیز بستگی دارد. معمولا اگر خوراک بصورت مایع باشد، همراه با مایعی که از سینی بالایی سرازیر می شود به درون سینی خوراک وارد می گردد. اگر خوراک بصورت بخار باشد معمولا آن را از زیر سینی خوراک وارد می کنند و اگر خوراک بصورت مخلوطی از مایع و بخار باشد، بهتر است که ابتدا فاز مایع و بخار را از هم جدا نموده و سپس به طریقی که گفته شد خوراک را وارد برج نمایند. ولی عملا به منظور صرفه جویی از هزینه های مربوط به تفکیک دو فاز بخار و مایع، عمل جداسازی به ندرت صورت می گیرد.

 

محصول بالاسری (Overhead Product)

آنچه از بالی برج به عنوان خروجی از آن دریافت می شود محصول بالاسری نامیده می شود که معمولا غنی از جزئی که از نقطه جوش کمتری برخوردار است می باشد.

 

محصول ته مانده (Bottom Product)

ماده ای که از پایین برج خارج می شود ته مانده یا محصول انتهایی (Bottom) نام دارد و معمولا غنی از جزء یا اجزائ سنگین تر (که از نقطه جوش بالاتری برخوردار می باشند) خواهد بود.

 

نسبت برگشت (پس ریز) (Reflux Ratio)

نسبت مقدار مایع برگشتی به برج بر حسب مول یا وزن به مایع یا بخاری که به عنوان محصول از سیستم خارج می شود را نسبت برگشتی می گویند و آن را با حرف R نشان می دهند.

 

نسبت برگشتی و اثرات آن بر شرایط کارکرد برج

با افزایش نسبت مایع برگشتی تعداد سینی های مورد نیاز جهت تفکیک (طول برج) کاهش می یابد، اما در مقابل آن بار حرارتی کندانسور و جوش آور و مقادیر بخار و مایع در طول برج افزایش می یابد. در این صورت نه تنها لازم است سطوح گرمایی مورد نیاز به آنها اضافه شود، بلکه به دلیل افزایش میزلن جریان مایع و بخار سطح مقطع برج نیز افزایش می یابد.

هنگامی که مقدار R زیاد باشد تعداد مراحل و طول برج به کمترین مقدار خود می رسد و تمام محصول بالاسری به عنوان مایع برگشتی وارد برج می شود و این حالت را برگشت کامل یا (Total Reflux) می نامند.

در شرایطی که R در کمترین مقدار خود باشد طول برج و تعداد مراحل در بیشترین مقدار خود خواهد بود و عمل تفکیک به شکل کاملی انجام نخواهد شد. مقدار عملی R معمولا بین حالت برگشت کامل و حداقل میزان R است. در بیشتر موارد مقدار مایع برگشتی بر روی درجه حرارت برج نیز تأثیر می گذارد. معمولا در یک برج تقطیر دمای انتهای آن به مراتب بیشتر از دمای پایین آن است و این اختلاف دما در طول برج وجود خواهد داشت. میزان جریان برگشتی به عنوان یک عامل کنترلی بر روی درجه حرارت سیستم خواهد بود.

 

• جوش آور (Reboiler)

جوش آورها که معمولا در قسمت های انتهای برج و کنارآن قرار داده می شود، وظیفه تأمین حرارت یا انرژی لازم را برای انجام عمل تقطیر به عهده دارند.

معمولا جوش آورها به عنوان یک مرحله تعادلی در عمل تقطیر و به عنوان یک سینی در برجهای سینی دار در نظر گرفته می شوند.

 

انواع جوش آورها

مهمترین انواع جوش آورها که در صنایع شیمیایی کاربرد زیادی دارند، عبارتند از:

1. دیگهای پوشش (Jacketted Kettle)

2. جوش آورهای داخلی (Internal Reboiler)

3. جوش آور نوع Kettle

4. جوش آور ترموسیفونی عمودی (Vertical Termosiphon Reboiler)

5. جوش آور ترموسیفونی افقی (Horizontal Thermosiphon Reboiler)

6. جوش آور از نوع سیرکولاسیون اجباری (Forced Circulation Reboiler)

 

در جوش آورهای ترموسیفونی یا جوش آورهای با گردش طبیعی، حرکت سیال بر اساس اختلاف دانسیته نقاط گرم و سرد صورت می پذیرد. این پدیده می تواند به دو صورت انجام پذیرد که عبارتند از :

1. جوش آوری با یکبار ورود سیال (Once – Thorugh Reboiler)

2. جوش آور با چرخش سیال (Recirculating Reboiler)

 

معیارهای موجود برای انتخاب جوش آور مناسب

بطور کلی نکاتی که در انتخاب یک جوش آور باید مد نظر قرار گیرد عبارتند از :

1. سرعت انتقال (حداقل سطح)

2. فضا و خطوط لوله لازم

3. سهولت نگهداری

4. تمایل به رسوب و جرم گذاری سیال

5. زمان اقامت سیال در فرآیند

6. پیداری عملیاتی

7. هزینه عملیاتی

8. افزایش میزان بخار تولیدی

هر کدام از جوش آورها مزایا و معایبی دارد که در کتب مرجع جمع آوری شده است. از این داده ها می توان برای طراحی اولیه کمک گرفت. ولی بطور کلی متداولترین و اقتصادی ترین

جوش آوری که در صنایع شیمیایی و پتروشیمی مورد استفاده قرار می گیرد نوع ترموسیفونی می باشد، خصوصا نوع افقی آن که در سیستمهای تقطیر کاربرد زیادی دارد.

 

انتخاب نوع Reboiler

انتخاب نوع Reboiler یا جوش آور به عوامل زیر بستگی دارد:

1. خواص فیزیکی سیال بویژه ویسکوزیته و تمایل به رسوبدهی سیال

2. فشار عملیات (خلأ یا تحت فشار)

3. روش قرار گرفتن تجهیزات و فضای قابل استفاده

 

مزایای جوش آورهای ترموسیفونی افقی

1. ابعاد واحدهای افقی از نقطه نظر طول لوله ها و وزن محدودیتی نداشته و بنابراین برای سطوح حرارتی بزرگ، نصب واحدهای افقی مطلوبتر و آسانتر می باشد.

2. از آنجائیکه در جوش آورهای ترموسیفونی افقی، سیال در داخل پوسته حرکت می نماید، از نظرعدم رسوب و جرم گذاری و سهولت در نگهداری و استفاده از آنها ترجیح دارد.

3. این جوش آورها از نظر طراحی هیدرولیکی سطوح مایع مجاز در سیستم، منعطف تر می باشند و جریان های با گرد بالایی را می توان بدون هیچ مشکلی در آن ایجاد نمود.

4. جوش آورهای ترموسیفونی افقی نسبت به نوع عمودی، افزایش نقطه جوش کمتری دارند و این مسئله در موارد خاصی کخ سیال نسبت به دما حساس بوده و یا سیستم در حالت خلأ عمل می نماید مزیتی مهم محسوب می گردد.

 

• چگالنده (Condenser)

نقش چگالنده در واقع تبدیل بخارات حاصل از عمل حرارت دهی به مخلوط، به مایع می باشد. این امر در اصطلاح میعان یا چگالش نامیده می شود و دستگاهی که در آن عمل مذکور انجام می شود چگالنده نام دارد. به طور کلی چگالنده ها به دو دسته اساسی تقسیم می شوند:

1. چگالنده های کامل (Total Condenser)

2. چگالنده های جزئی (Partial Condenser)

در صورتیکه تمام بخار بالای برج به مایع تبدیل شود و بخشی ازآن وارد برج شده و بخش دیگر وارد مخزن جمع آوری محصول گردد عمل میعان کامل (Total Condensation) انجام شده است. اما اگر بخشی از بخارات حاصل مایع شده و بخش دیگر به صورت بخار از کندانسور خارج شود به آن یک کندانسور جزئی گفته می شود. در کتب مرجع راهنمای انتخاب نوع کندانسور همراه با ضرایب انتقال حرارت کندانسور تهیه شده است.

 

منابع :

وبسایت مهندسان شیمی ایران

دانشنامه رشد

باشگاه مهندسان ایران

تولد مهندسی شیمی در آمریکا

ادامه نوشته

اجکتورها

ادامه نوشته

عسلویه

ادامه نوشته

مبدل های حرارتی

ادامه نوشته

پتروشیمی

ادامه نوشته

فن آوری نانو

ادامه نوشته